Ecology and Biotechnology

 

★Ecological view relating to human life
  地球はclosed systemであり物質が循環している(circulation)。
             ↓
  循環がストップ
             ↓
   catastrophe           cata-;崩壊,終末

(1)Gravity                              (10)Thunder
(2)Ocean,River,Lake          (11)Eruption
(3)Inorganic materials       (12)Sun
(4)Soil                                   (13)Radiation
(5)Air(Atmosphere)             (14)Satellite(Moon)
(6)Plant,Algee                      (15)Meteorite
(7)Animal,Human                (16)Revolution
(8)Microbes
(9)Wind

Food = (3)+(6)+(7)+(8) ← Solar energy(CO2+hν+N,S,P,・・・)

★-oid;~様,似て非なるもの    例) humanoid,viroid など

★Keywords;
人口爆発,生産拡大,エネルギー使用急増,森林激減,砂漠化,酸性雨,COCHの増大,核事故,農薬,人工肥料,農業廃棄物(難分解性)→公害(大気,水質土壌),戦争

★Mini-earthの構築
Closed system, Ecology lab.
Model(1)Space colony(ship)
     (2)Base camp on the Moon,Mars
     (3)Biosphere

★Maintenance of life in a closed system,Circulation of matter

(1)Mineral
  過剰量(excess amount)は毒だがある程度の量は必須


(2)Energy
  peptide, protein → synthesis(合成)

AA+AA→ AA#AA  ⇒ 吸エルゴン反応

  Glucose(1分子) → TCA cycle → ATP(ヒト;38分子,乳酸菌・酵母菌;2分子)

                完全燃焼
  C$HO$ + 60 →    6CO+ 6H"O          ΔG=-2881 KJ

  1分子のATPのエネルギー = 31 KJ

  38ATP生物  ⇒    31×38/2881×100≒ 40%        

(3)COfixation by plant

E=hν → chlorophyll → free electron
       ↑                                        |
    activation                             ↓
                       NADP+H"O → NADPH+H+ÑO"
                                                                                    ↓
                                                                             Animal
                                                                                    ↓ 
                                                                                  CO
                                                                                    ↓ 気孔(storma(ta))
                                                                         ”C compounds”
                                                                                   ↓        ↓
                                                                                  C   C

★C! Plant (ex. クロレラ,ほうれん草,大豆,稲,小麦,たばこ)
(1)RuBisCO(Ribulose-1,5-bis phosphate carboxylase(/oxydase))
  活性が高いがPEPCは低い酵素。
(2)気相の酸素濃度が光合成を阻害する。
(3)光合成至適(optimal)温度=15~25℃
(4)光呼吸を行う。
                               ↓
                     C光合成活性より低い。

                                          RuBisCO
PuBP(substrate) ーーーーーーーー→ 2(3-PGA(3-Phospho glyceric acid))                              +CO,H"O

  cf) O→O・(ラジカル) ⇒有毒 →解毒機構 Superoxide dismutase(SOD)

★CPlant(ex. サトウキビ,トウモロコシ,スベツヒユ)
(1)光合成においてO阻害がない。
(2)至適温度=30~40℃
(3)光呼吸が小さい。
(4)代謝回転が速い。
(5)PEPCがMajorで働く。
                               
Cより光合成活性が高い。

  CO→ (HCO!)
            ↓
PEP(基質) → OAA(Oxalacetic acid;Cが4つ) → Malate
                         |                                                          ↓
                          ↓                                                           ↓
                     Asp(酸性アミノ酸) →→→→→→  3-PGA  

※人間はC植物に依存している。また,主にRuBisCOによりOを分解している。

(4)Circulation of matter and ecosystem
  CELSS(Controled Ecological Life Support System)
→閉鎖的生態系生命維持システム。NASA program for Moon(Mars).地球の環境策へ

 

 

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